Впервые он был закрыт советской властью в 1931 году, после чего начался период "нерелигиозной истории". Во время Второй мировой войны собор пытались открыть, но уже с 1944 года и до обретения Украиной независимости здесь располагались обувно-галантерейная база, краеведческий музей и музей природы. На месте алтаря была создана экспозиция местной природы края и даже выставлялись экспонаты кунсткамеры. Окончательно православной церкви храм был возвращен в 2011 году, а литургии были возобновлены в 2012 году. Собор возведен в византийском стиле. Ранее на этом месте располагалась деревянная церковь Святой Троицы, построенная еще в ХVII веке. Когда здание выполняло функцию краеведческого музея, здесь выставлялась коллекция геологических экспонатов, собранная еще в ХIХ веке губернатором Волыни М. Чертковым. Храм пятиглавый, с высокой колокольней, построенной в четыре яруса. План собора представляет собой контур православного креста размером 45 на 30 метров. Стены украшены геометрическим узором и угловыми пилястрами, а также полуколоннами со строгим дорическим ордером и другими элементами.